氯乙烯合成工藝設(shè)計(jì)

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青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言氯乙烯單體（VCM)幾乎全部（98%以上）都用來(lái)生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）。余下的則用于生產(chǎn)聚氯乙烯氯化物和氯化溶劑。傳統(tǒng)工藝的電石法精餾氯乙烯質(zhì)量已不能滿足PVC樹脂的生產(chǎn)要求，受其工藝流程及精餾塔塔型的限制，原氯乙烯精餾裝置規(guī)模小，產(chǎn)品質(zhì)量較差，尾氣放空量大，造成氯乙烯、乙炔流失量大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，環(huán)境污染嚴(yán)重。最初的氯乙烯生產(chǎn)全部以乙炔為原料。60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯法在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)乙炔法迅速被乙烯法取代。迄今為止，全世界氯乙烯裝置93%以上采用乙烯法，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如日本，以全部淘汰了乙炔法，僅在我國(guó)及其它發(fā)展中國(guó)家仍占有相當(dāng)比重。目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)而又經(jīng)濟(jì)可行的成熟工藝技術(shù)是電石乙炔法本設(shè)計(jì)用美國(guó)ChemStations公司開發(fā)的流程模擬軟件ChemCAD軟件對(duì)電石乙炔法制備VCM進(jìn)行了工藝模擬設(shè)計(jì)與計(jì)算，計(jì)算主要包括物料衡算和熱量衡算，用計(jì)算所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)此工藝中所涉及到的設(shè)備進(jìn)行選型，主要包括塔的選型、換熱器的選型、泵的選型等，然后用PDSOFT三維軟件對(duì)車間設(shè)備進(jìn)行布置，為工業(yè)生產(chǎn)提供參考。1

1青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1總論1.1概述1.1.1意義與作用氯乙烯（簡(jiǎn)稱VCM），是無(wú)色的、易液化的氣體。易聚合，也能與丁二烯、乙烯、丙烯、丙烯睛、酷酸乙烯、丙烯酸醋和馬來(lái)酸醋等共聚。主要用于制備PVC，也用于制備偏二氯乙烯、冷凍劑等。氯乙烯單體幾乎全部（98%以上）都用來(lái)生產(chǎn)聚氯乙烯。余下的則用于生產(chǎn)聚氯乙烯氯化物和氯化溶劑。通過對(duì)二氯乙烷（EDC）裂解后脫除HCL，以及干燥精制可獲得制造PVC級(jí)的VCM。由于資源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，世界上只有我國(guó)的氯堿行業(yè)有電石法生產(chǎn)PVC，其他國(guó)家都是通過乙烯法生產(chǎn)PVC，即乙烯直接氯化、氧氯化生產(chǎn)EDC，進(jìn)而裂解生產(chǎn)VCM制造PVC。其中96%VCM均用于生產(chǎn)PVC。聚氯乙烯（簡(jiǎn)稱PVC）是五大熱塑性合成樹脂之一，以其價(jià)廉物美的特點(diǎn)，占合成樹脂總消費(fèi)量的29%左右，僅次于聚乙烯居第二位。由于PVC樹脂具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性、阻燃性、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且易加工、成本又低，因而PVC制品廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、電子電器及人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域。PVC硬質(zhì)制品可代替金屬制成各種工業(yè)型材、門窗、管道、閥門、絕緣板及防腐材料等，還可作收音機(jī)、電話、蓄電池外殼及家俱、玩具等。PVC軟質(zhì)品可制成薄膜做雨披、臺(tái)布、包裝材料及農(nóng)用薄膜，還可制成人造革、電線、電纜的絕緣層。另外，PVC樹脂作為氯堿工業(yè)最大的有機(jī)耗氯產(chǎn)品，對(duì)氯堿工業(yè)的堿、氯平衡和發(fā)展起到重要的作用。PVC主要用于建筑業(yè)，制造管材、門窗和墻板等。作為第一大用戶，建筑業(yè)約占聚氯乙烯消費(fèi)總量的76%。其它方面的用量相對(duì)較少。包裝薄膜和容器約占消費(fèi)總量的6%，電氣配件、電線電纜包皮約占消費(fèi)總量的4%，涂料和粘合劑約占消費(fèi)總量的4%，其他約占消費(fèi)總量的10%。1.1.2氯乙烯生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景（1）國(guó)外發(fā)展概況氯乙烯（VCM）的合成始于1835年，由法國(guó)化學(xué)家Regnault用氫氧化鉀的乙醇溶液將二氯乙烷脫氯化氫制得，并于1838年觀察到了它的聚合體，這次的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是PVC的開端。1902年，Biltz將1，2-二氯乙烷進(jìn)行熱分解也制得氯乙烯，但當(dāng)時(shí)由于聚合物的科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，他的發(fā)現(xiàn)沒有導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)束。Klatte于1912年通過乙炔與氯化氫的催化加成反應(yīng)制得了氯乙烯，成為工業(yè)上氯乙烯合成的最初工藝，但在沿用將近30多年后，由于乙炔生產(chǎn)的高能耗而逐漸趨于淘汰。從1940年起，氯乙烯的生產(chǎn)原料，乙炔開始被乙烯部分取代，首先將乙烯直接氯化成1，2-二氯乙烷（EDC），再加以熱裂解制得氯乙烯，裂解產(chǎn)生的氯化氫仍被用在乙炔-氯化氫法中?；旌蠚怏w法制備氯乙烯采用石腦油作原料，將石腦油用燃燒氣體裂解后，制成含乙炔和乙烯的混合氣體，該混合氣體先1

2青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）后與氯化氫和氯氣反應(yīng)，制成易分離的氯乙烯和1，2-二氯乙烷經(jīng)熱裂解制成氯乙烯，日本吳羽化學(xué)公司將其工業(yè)化生產(chǎn)。將該法中的原料從石腦油換成石油，則成為原油裂解法，可得到高濃度的乙炔、乙烯的混合氣體，而且可從副產(chǎn)物的芳香族的焦油、瀝青的物質(zhì)中制造熱煤油或碳纖維等物質(zhì)，具有綜合的經(jīng)濟(jì)效益。1955-1958年，美國(guó)的化學(xué)公司研究的大規(guī)模乙烯氧氯化法制備1，2-二氯乙烷取得成功。至此以后，乙烷全部取代乙炔成為制備氯乙烯的原料。至目前為止，大多數(shù)工廠都采用乙烯直接氯化（DC）和乙烯氧氯化（OXY）制備1，2-二氯乙烷（EDC），再將EDC加以熱裂解得到氯乙烯單體（VCM）的聯(lián)合切平衡的DC-EDC-OXY-EDC-VCM法來(lái)制備氯乙烯。聯(lián)合平衡法充分利用廉價(jià)的原料，基本上不生成副產(chǎn)物，目前西方世界90%以上的氯乙烯產(chǎn)量是用該法生產(chǎn)的。近年來(lái)，世界VCM的生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展。2004年全世界VCM的總生產(chǎn)能力為3392.0萬(wàn)噸，2009年增加到4422.8萬(wàn)噸，生產(chǎn)主要集中在亞洲、北美和西歐3個(gè)地區(qū)，2009年這3個(gè)地區(qū)的生產(chǎn)能力合計(jì)達(dá)到3864.9萬(wàn)噸，約占世界總生產(chǎn)能力的87.38%。其中亞洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為2296.9萬(wàn)噸，約占世界總生產(chǎn)能力的51.93%；西歐地區(qū)的生產(chǎn)能力為657.0萬(wàn)噸，約占總生產(chǎn)能力的14.55%；北美地區(qū)的生產(chǎn)能力為911.0萬(wàn)噸，約占總生產(chǎn)能力的20.60%；非洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為46.0萬(wàn)噸，約占總生產(chǎn)能力的1.04%；中東歐地區(qū)的生產(chǎn)能力為256.1萬(wàn)噸，約占總生產(chǎn)能力的5.79%；中東地區(qū)的生產(chǎn)能力為129.8萬(wàn)噸，約占總生產(chǎn)能力的2.93%；中南美洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為126.0萬(wàn)噸/年，約占總生產(chǎn)能力的2.85%。FormosaPlasticsGroup公司是目前世界上最大的VCM生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)能力為309.7萬(wàn)噸/年，約占世界VCM總生產(chǎn)能力的7.00%；其次是OccidentalPetroleum公司，生產(chǎn)能力為260.9萬(wàn)噸/年，約占總生產(chǎn)能力的5.90%；再次是DowChemical公司，生產(chǎn)能力為207.0萬(wàn)噸/年，約占總生產(chǎn)能力的4.68%。其中采用乙炔法工藝路線的生產(chǎn)能力為1074.6萬(wàn)噸/年，約占總生產(chǎn)能力的24.30%；采用二氯乙烷高溫分解工藝的生產(chǎn)能力為2731.1萬(wàn)噸/年，約占總生產(chǎn)能力的61.75%；采用乙烯和二氯乙烷工藝路線的生產(chǎn)能力為617.1萬(wàn)噸/年，約占總生產(chǎn)能力的13.95%。預(yù)計(jì)2009-2014年，世界VCM的生產(chǎn)能力將以年均約2.1%的速度增長(zhǎng)，到2014年總生產(chǎn)能力將超過4918.0萬(wàn)噸。（1）國(guó)內(nèi)發(fā)展概況1954年，沈陽(yáng)化工研究院開始聚氯乙烯的研究。1958年，錦西化工廠（現(xiàn)錦化化工集團(tuán)公司）建成了第一套年產(chǎn)3000噸規(guī)模的生產(chǎn)裝置，緊接著北京、天津、上海等地也相繼又建成四套年產(chǎn)6000噸的裝置。60年代各省市又陸續(xù)新建了一批，聚氯乙烯工業(yè)得到了較快速的發(fā)展，1987年聚氯乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)到64.54萬(wàn)噸，1990年產(chǎn)量77.7萬(wàn)噸，2001年生產(chǎn)能力約為360萬(wàn)噸/年，2005年我國(guó)大約有聚氯乙烯生產(chǎn)廠79家，2009年增加到1307.7噸，約占世界總生產(chǎn)能力的29.57%。2004-2009年生產(chǎn)能力的年均增長(zhǎng)率約為21.06%。隨著韓華（寧波）、甘肅新川、陜西金泰、寧夏英力特等多套新建或擴(kuò)建裝置的建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2014年，我國(guó)VCM的總生產(chǎn)能力將達(dá)到約1508.7萬(wàn)噸。九十年代中期以前，原料氯乙烯單體主要采用電石乙炔法制得。七十年代中期，隨著3

3青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）我國(guó)石油化工的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)開始建設(shè)乙烯氧氯化法制氯乙烯裝置。1976年10月，北京化工二廠引進(jìn)的年產(chǎn)8萬(wàn)噸由乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯裝置建成投產(chǎn)。1979年又引進(jìn)了兩套年產(chǎn)20萬(wàn)噸乙烯氧氯化生產(chǎn)裝置，分別建在山東齊魯石化公司和上海氯堿總廠。2004年電石法工藝路線占我國(guó)PVC能力的60%以上。電石是我國(guó)PVC生產(chǎn)最主要的原料之一。2004年國(guó)內(nèi)電石產(chǎn)量654萬(wàn)噸，其中西南地區(qū)產(chǎn)量為111.53萬(wàn)噸，約占全國(guó)的17.05%，其中四川產(chǎn)量為66.53萬(wàn)噸，占全國(guó)的10.17%。（1）氯乙烯生產(chǎn)工藝的發(fā)展前景由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，我國(guó)在幾家較大的氯乙烯生產(chǎn)廠引進(jìn)了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝，該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。但是，平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯，隨著石油資源的日益短缺和對(duì)氯乙烯供不應(yīng)求矛盾的日益尖銳，這一工藝也暴露出它的弊端。最初的氯乙烯生產(chǎn)全部以乙炔為原料。60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯法在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)乙炔法迅速被乙烯法取代。迄今為止，全世界氯乙烯裝置93%以上采用乙烯法，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如日本，以全部淘汰了乙炔法，僅在我國(guó)及其它發(fā)展中國(guó)家仍占有相當(dāng)比重。隨著聚氯乙烯的發(fā)展，氯乙烯的生產(chǎn)工藝技術(shù)也不斷完善，特別是乙烯工業(yè)的快速發(fā)展，VCM的生產(chǎn)越來(lái)越趨向于采用大型的乙烯氧氯化法生產(chǎn)工藝技術(shù)。在國(guó)內(nèi)，除上述已投產(chǎn)的5套乙烯氧氯化法生產(chǎn)裝置以外，上海天原化工集團(tuán)公司將在上海化工園區(qū)新建,30萬(wàn)t/aVCM裝置，齊魯與臺(tái)塑合資新建20萬(wàn)t/aVCM裝置，DOW化學(xué)公司與天津合資擬建20萬(wàn)t/aVCM裝置，北二化擬擴(kuò)20萬(wàn)t/a，錦西擬擴(kuò)20萬(wàn)t/a等等。由此可見，進(jìn)一步擴(kuò)大VCM裝置的生產(chǎn)能力，引人先進(jìn)的計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，不斷改善VCM生產(chǎn)工藝和設(shè)備，是國(guó)內(nèi)外VCM生產(chǎn)的發(fā)展方向。因此，我國(guó)VCM生產(chǎn)的發(fā)展應(yīng)該在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合實(shí)際，合理確定發(fā)展規(guī)模，盡可能降低成本，講求效益，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。1.1.2氯乙烯生產(chǎn)工藝概述目前世界上有5種氯乙烯（VCM）生產(chǎn)方法，即電石乙炔法、乙烯氧氯化法、電石乙炔—二氯乙烷聯(lián)合法、混合烯炔法及石油(或天然氣)乙炔法。電石乙炔法是生產(chǎn)氯乙烯最早工業(yè)化的方法，主要利用乙炔和氯化氫為原料，用HgCl2做催化劑進(jìn)行加成反應(yīng)，生成氯乙烯，該法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，投資少，產(chǎn)品純度高，缺點(diǎn)是電石耗電大，使成本上升，反應(yīng)中使用的催化劑污染較嚴(yán)重。電石乙炔法是生產(chǎn)氯乙烯最早工業(yè)化的方法，設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，投資少，產(chǎn)品純度高。反應(yīng)基本原理：乙炔和氯化氫在以氯化汞為活性組份，以活性碳為載體的催化劑上氣相反應(yīng)生成氯乙烯。3

4青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主反應(yīng)：CaC2+H2O=C2H2+Ca(OH)25青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22CH+HCl?H?g?2c?lCH=CHC1+124.77kJ5青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）副反應(yīng)：C2H2+H2O=CH3CHOC2H2+HgCl2???ClCH=CHCl+HgCl2CH2=CHCI+H?C??l3CH2CHCl乙烯氧氯化法是利用乙烯和氯化氫氯化生成二氯乙烷，二氯乙烷熱裂化生成氯化氫和氯乙烯，氯氣、氧氣、和氯化氫反應(yīng)生成二氯乙烷的方法，整個(gè)過程中氯化氫始終保持平衡，該法的主要優(yōu)點(diǎn)是利用二氯乙烷熱裂解所產(chǎn)生的氯化氫作為氯化劑，從而使氯得到了完全利用。CH+Cl?F?eC3l??CHCl+117KJ/mol2422425青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）C2H4+2HC+l1/2?OCu?C2l??C3H+Cl2H+O263KJ/mol5青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22C2H4Cl2?C2H3+ClH-Cl79KJ/mol5青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電石乙炔—二氯乙烷聯(lián)合法：重質(zhì)油裂解制取含乙烯25-30%的混合氣，經(jīng)分離用二氯乙烷吸收除去C3以上的組分，將分離后稀乙烯氣送氯化塔，乙烯和氯氣加成生成粗二氯乙烷，粗二氯乙烷經(jīng)過閃蒸，除去低沸物、高沸物和水制得精二氯乙烷，在管式爐中二氯乙烷熱裂解成氧乙烯和氯化氫，經(jīng)分離獲得氯乙烯，副產(chǎn)氯化氫通往電石法氯乙烯工序合成氯乙烯?；旌舷┤卜ㄊ菍⑹X油進(jìn)行火焰裂解，或把原油作過熱水蒸氣裂解所得的含乙炔和乙烯的混合氣，經(jīng)簡(jiǎn)單凈化處理后除去其中的C3以上餾分、瀝青及焦碳等雜質(zhì)，然后與氯化氫混合后通過氯化汞觸媒，乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯，分離出氯乙烯后的混合氣再與氯氣反應(yīng)生成二氯乙烷，二氯乙烷精制、裂解得氯乙烯和氯化氫。石油(或天然氣)乙炔法是將石油或天然氣進(jìn)行高溫裂解所得含乙炔的裂解氣提純得到高濃度乙炔，然后和氯化氫合成氯乙烯，該方法己工業(yè)化。雖然基建投資費(fèi)用較高，但最終產(chǎn)品成本比電石乙炔法及聯(lián)合法都低。1.1.1氯乙烯產(chǎn)品的性質(zhì)及特點(diǎn)1.1.4.1氯乙烯的物理性質(zhì)氯乙烯的英文縮寫為VCM，其分子式為CH2CHCl，其分子量為62.5。氯乙烯為無(wú)色有醚樣氣味的氣體，易燃易爆，與空氣混合能形成爆炸性混合物。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多數(shù)有機(jī)溶劑。氯乙烯的主要物理性質(zhì)如表1-1所示。5

5青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表1-1氯乙烯的主要物理性質(zhì)Table1-1Physicalpropertiesofn-butylalcohol性質(zhì)數(shù)值沸點(diǎn)-13.9℃(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)自燃點(diǎn)472℃閃點(diǎn)-17.8℃熔點(diǎn)-153.69℃引火點(diǎn)密度-78℃0.901g·ml-1(25℃)Cp/Cv蒸汽壓燃燒熱1.1833027mmHg207.9kcal·mol-1(25℃)臨界溫度158.4℃臨界壓力熔解熱折光率5672.8KPa1172kcal·mol-11.4046（n=D20）爆炸上限3.6%爆炸下限26.4%1.1.4.1氯乙烯的化學(xué)性質(zhì)氯乙烯是分子內(nèi)包含氯原子的不飽和化合物。由于雙鍵的存在，氯乙烯能發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，工業(yè)應(yīng)用最重要的化學(xué)反應(yīng)是其均聚與共聚反應(yīng)。（1）均聚反應(yīng)氯乙烯分子內(nèi)的雙鍵很活潑，在光照、受熱、有機(jī)過氧化物等引發(fā)劑存在條件下，雙鍵打開發(fā)生均聚反應(yīng)。（2）共聚反應(yīng)為了改進(jìn)氯乙烯樹脂的性能，可在氯乙烯聚合過程中加入其它單體形成共聚產(chǎn)物。氯乙烯能和多種單體進(jìn)行共聚反應(yīng)。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)（1）2013年青島科技大學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。（2）《化工工廠廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》HG/T20688-2000。（3）《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定》HG20546-92。（4）《化工裝置管道布置設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20549-1988。1.3廠址的選擇1.3.1廠址選擇的原則廠址選擇對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，是十分重要的環(huán)節(jié)。它是基本建設(shè)前期工作的重要組成部分，是根據(jù)國(guó)名經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃和工業(yè)布局的要求選擇和確定工廠的建設(shè)位置。一個(gè)工廠的廠址選擇是否合理，將對(duì)建廠的速度，建設(shè)投資，對(duì)項(xiàng)目建成后的經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)5

6青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）效益和環(huán)境效益的發(fā)揮，對(duì)輕化工業(yè)的合理布局有深遠(yuǎn)影響。在廠址的選擇中，不僅要考慮自然條件還需要顧及原料合成品的供銷，運(yùn)輸情況，燃料、水、電、氣的供應(yīng)，勞動(dòng)后備力量的來(lái)源，施工條件。（1）廠址應(yīng)符合國(guó)家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求；（2）廠址宜選在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)；（3）廠址應(yīng)靠近水量充足、水質(zhì)良好的水源地；（4）廠址應(yīng)盡可能靠近原有交通線（水運(yùn)、鐵路、公路），即交通運(yùn)輸便利地區(qū)；（5）廠址地區(qū)應(yīng)具有熱、電的供應(yīng)；（6）選址時(shí)注意節(jié)約用地，不占用或少占用良田。廠區(qū)的大小、形狀和其條件應(yīng)滿足工藝流程合理布置的需要，并應(yīng)有發(fā)展的余地。（7）選址注意當(dāng)?shù)刈匀粭l件，并對(duì)工廠投產(chǎn)后可能造成的環(huán)境影響做出預(yù)評(píng)價(jià)；（8）廠址應(yīng)避開低于洪水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段；（9）廠址附近應(yīng)建立生產(chǎn)污水和生活污水的處理裝置。1.2.2廠址的評(píng)價(jià)（1）優(yōu)越的地理位置煙臺(tái)臨港工業(yè)區(qū)位于煙臺(tái)市福山區(qū)西側(cè)，距福山城區(qū)15公里，距煙臺(tái)市區(qū)25公里，距煙臺(tái)市火車站、碼頭、飛機(jī)場(chǎng)均為25公里。北部與煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)交界，西北與蓬萊市接壤，西部與棲霞市相鄰，區(qū)位條件優(yōu)越，沈海高速、繞城高速及802省道、中古路、煙臺(tái)西部外環(huán)、古張路穿越境內(nèi)，交通極為便利。見圖1-1廠址方位圖。7

7青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖1-1廠址方位圖Figure1-1Directiondiagramoflocationoffactory（1）優(yōu)越的建設(shè)條件煙臺(tái)臨港工業(yè)區(qū)是區(qū)委區(qū)政府提出的集中精力突破的三大板塊之一，也是市委市政府提出打造的以先進(jìn)裝備制造和新興產(chǎn)業(yè)為重點(diǎn)的西部特色化高科技園區(qū)。煙臺(tái)西外環(huán)是煙臺(tái)西郊主要通道，是臨港工業(yè)區(qū)連接園區(qū)服務(wù)中心的唯一道路。該路沿高谷河生態(tài)景觀帶貫穿南北14個(gè)村莊，全長(zhǎng)約4800米。煙臺(tái)西外環(huán)的修建必將推動(dòng)臨港工業(yè)區(qū)快速啟動(dòng)和全鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。建設(shè)貫穿鎮(zhèn)區(qū)的磁陽(yáng)路，道路長(zhǎng)達(dá)3900余米，寬度為30米。磁陽(yáng)路的貫通將極大地方便園區(qū)南北交通聯(lián)系，為整個(gè)園區(qū)的發(fā)展起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。隨著工業(yè)園區(qū)的日益成熟，園區(qū)支路也將逐步建設(shè)。屆時(shí)，整個(gè)園區(qū)的縱向骨架道路將基本建成，形成進(jìn)出方便、快捷的交通網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成較為完善的綜合交通運(yùn)輸體系。（2）完善的基礎(chǔ)設(shè)施按照配套施工要求，園區(qū)的水、電、天然氣、熱力、通信寬帶等配套設(shè)施完善，基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)到七通一平，滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。園區(qū)道路建設(shè)主網(wǎng)三縱十二橫（主干道40-50米）均與市區(qū)干道相連，交通發(fā)達(dá)。道路承重均在60噸以上，主干道承重達(dá)到100噸以上。園區(qū)內(nèi)設(shè)有環(huán)衛(wèi)處、園林處，可保證園區(qū)內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生、提高綠化建設(shè)水平，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的外部條件。園區(qū)緊鄰福山城區(qū)，沈海高速公路自東向西、繞城高速自南向7

8青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）北穿越園區(qū)，省道802自西向東穿越園區(qū)的南部。園區(qū)距煙臺(tái)火車站、煙臺(tái)港和煙臺(tái)萊山機(jī)場(chǎng)均25公里，中古路直通正在建設(shè)的煙臺(tái)港西港區(qū)，八角深水港區(qū)及在建的煙臺(tái)潮水國(guó)際機(jī)場(chǎng)。對(duì)外交通十分便利，有利于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)外交流。（1）良好的投資環(huán)境園區(qū)屬低山丘陵地貌，地勢(shì)北高南低。周邊有磁山、馬山、打山、洪均頂?shù)冗B綿高山群峰為屏障；猶如一條“青龍”環(huán)抱圍護(hù)。西側(cè)高谷河、清洋河、義井河等多條河流橫穿過，與遠(yuǎn)山近丘朝相呼應(yīng)，形成“山環(huán)水抱”之勢(shì)，生態(tài)環(huán)境宜人。本工藝中原料丙烯易得，可以從中國(guó)石化在煙臺(tái)的分公司通過管路輸送到本廠。結(jié)合廠址選擇原則，并綜合考慮產(chǎn)品運(yùn)輸，投資政策等條件，工廠最終選在煙臺(tái)臨港工業(yè)園。1.2設(shè)計(jì)規(guī)模與生產(chǎn)制度1.2.1設(shè)計(jì)規(guī)模設(shè)計(jì)規(guī)模：1×105t/y，按照8000小時(shí)開工計(jì)算，產(chǎn)品流量12500kg/h；設(shè)計(jì)要求：VCM純度99.99%；1.2.2生產(chǎn)制度實(shí)行“四班三倒制”的生產(chǎn)制度。1.3原料與產(chǎn)品規(guī)格1.3.1氯乙烯生產(chǎn)原料要求規(guī)格原料：乙炔氣：C2H2398.5%，含S￡50mg/L，P￡50mg/L，H2O￡1%；氯化氫氣：HCl399.5%，其中不含游離氯，三氯乙醛￡50PPM；1.3.2產(chǎn)品氯乙烯的規(guī)格產(chǎn)品：VCM單體>99.5%，C2H2<0.001%。無(wú)可見雜質(zhì)，工業(yè)用合成氯乙烯符合下列技術(shù)要求，見表1-4。9

9青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表1-4氯乙烯技術(shù)要求Table1-4N-butylalcoholtechnicalrequirements項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度(鉑—鈷色號(hào))≤密度<（20℃）g·ml-15100.901~0.99915純度%（質(zhì)量比值）≥99.699.5水分（質(zhì)量比值）≤0.10.15硫酸顯色實(shí)驗(yàn)(鉑—鈷色號(hào))102535蒸發(fā)殘?jiān)?（質(zhì)量比值）≤0.0030.0050.012工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1工藝原理2.1.1丁醛生產(chǎn)工藝原理2.1.1.1概述電石與水反應(yīng)產(chǎn)生乙炔，除雜質(zhì)后與氯化氫混合、干燥后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。反應(yīng)在轉(zhuǎn)化器管內(nèi)進(jìn)行，列管內(nèi)內(nèi)裝入以活性炭為載體的氯化汞（含量一般為載體質(zhì)量的10％）催化劑。常壓下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，管外用加壓循環(huán)熱水冷卻，保證溫度控制在100～180℃。乙炔轉(zhuǎn)化率達(dá)99％，氯乙烯收率在95％以上。副產(chǎn)物是二氯乙烷（約1％），也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。2.1.1.2化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)工藝中，乙炔和氯化氫在轉(zhuǎn)化器內(nèi)合成氯乙烯的反應(yīng)：（1）在氯化汞催化劑存在下，乙炔與氯化氫加成直接合成氯乙烯。CH2CH2+HCl—→CH2＝CHCl+124.8kJ/mol原料乙炔和氯化氫制備方法（2）電石氣制備乙炔方法：CaC2+2H2O—→C2H2+Ca(OH)2+127.2kJ/mol（3）氯化氫的制備方法：氯堿車間的氯氣和氫氣通入合成爐。H2+Cl2—→2HCl+44.126kcal9

10青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）除此之外，還有一些副反應(yīng)的發(fā)生：C2H2+H2O=CH3CHOC2H2+HgCl2???ClCH=CHCl+HgCl2CH2=CHCI+HCl???CH3CHCl22.1工藝路線的選擇生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）的主要原料氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有3種：電石法、乙烯氧氯化法及二氯乙烷/氯乙烯（EDC/VCM）法。從本質(zhì)上講，EDC/VCM法實(shí)際上是乙烯氧氯化法的后段工序。所以氯乙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法主要是電石法和乙烯法。乙烯法生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，投資大，且原料乙烯的供應(yīng)較困難，需大量進(jìn)口，受國(guó)際原油市場(chǎng)的影響較大。目前，世界上先進(jìn)國(guó)家已完全淘汰了電石法PVC。目前，從國(guó)內(nèi)十大PVC生產(chǎn)商的工藝和原料路線的現(xiàn)狀分析，我國(guó)PVC生產(chǎn)中乙烯法、電石法和EDC/VCM法基本各占1/3，呈現(xiàn)三足鼎立之勢(shì)，是世界各大PVC生產(chǎn)國(guó)中僅有的兼有乙烯法、電石法、EDC/VCM法3種裝置共存的國(guó)家。電石法PVC在中國(guó)能夠生存是有其深刻的歷史和現(xiàn)實(shí)原因的。由于目前中國(guó)PVC生產(chǎn)的原料路線、資源分布和環(huán)境要求的不同，尤其是電石法PVC的工藝技術(shù)已十分成熟，資源有保證。因此，電石法PVC在國(guó)內(nèi)還可以生存相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。近幾年以來(lái)，特別是美國(guó)9·11事件以來(lái)，隨著國(guó)際局勢(shì)的緊張，國(guó)際原油、天然氣價(jià)格暴漲，導(dǎo)致了以乙烯工藝路線的PVC成本增加，從而突顯了我國(guó)電石法PVC的成本優(yōu)勢(shì)。2004年我國(guó)的電石法PVC主導(dǎo)了全國(guó)的PVC市場(chǎng)，出現(xiàn)了一個(gè)暴利時(shí)代。于是國(guó)內(nèi)再度掀起了電石法PVC的投資與裝置擴(kuò)建的熱潮。在目前電石法PVC利潤(rùn)空間比較大的時(shí)候，新建裝置一定要防止低水平的重復(fù)建設(shè)，要廣泛吸收同行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，真正做到高起點(diǎn)、高水平。從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，本設(shè)計(jì)根據(jù)以上國(guó)內(nèi)情況，選擇了電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯。2.2工藝流程簡(jiǎn)述原料氣乙炔和氯化氫的脫水，乙炔經(jīng)過石墨冷凝器和氯化氫氣體按一定比例在混合器中混合后進(jìn)入石墨冷凝器中，用－35℃鹽水間接冷卻到－14℃左右，進(jìn)入酸霧捕集器，用硅油玻璃棉捕集酸霧使之生成鹽酸，放入鹽酸貯槽。除去酸霧的干燥混合氣體進(jìn)入預(yù)熱器，由流量計(jì)控制由上部進(jìn)入串聯(lián)級(jí)轉(zhuǎn)化器組，以反應(yīng)器列管中充填的氯化汞/活性碳為催化劑使乙炔和氯化氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯乙烯單體，合成反應(yīng)中放出的熱量通過循環(huán)熱水泵循環(huán)熱水移去，最終乙炔轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99.8%。主要操作條件和技術(shù)指標(biāo)反應(yīng)器溫度：130-180℃；摩爾比：C2H2：HC1=l：（1.08~1.10）11

11青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）催化劑反應(yīng)溫度：180℃；空間速度：30~50h-1。催化劑規(guī)格如下：活性碳：85-90%（質(zhì)量）；顆粒度：f3′(6-9)mm；氯化汞：8-15%(質(zhì)量)外觀黃或黑色；堆密度：0.65±0.05g/ml。11